HDD는 기계적으로 움직이고 SSD는 반도체로 동작
HDD와 SSD는 모두 보조 기억 장치로 전원이 꺼져도 데이터를 계속 보관하는 저장장치. HDD는 기계적으로 움직이고 SSD는 반도체로 동작.
- HDD: Platter + Head 구조, 랜덤 접근이 느림
- SSD: NAND + Controller 구조, 랜덤 접근이 빠름
HDD는 왜 랜덤 접근이 느린가
HDD 에서는 랜덤 접근이 느리다는 특징이 생김.
표면에 0과 1을 저장하는 Platter, Track, Sector
HDD 구성 요소
HDD
┌─────────────────────────┐
│ Platter │ ← 자기 디스크 원판
│ ↻ ↻ ↻ ↻ ↻ │
│ │
│ ↑ │
│ Read/Write Head │ ← 읽기/쓰기 헤드
│ │ │
│ Actuator Arm │ ← 헤드를 움직이는 팔
│ │
│ Spindle Motor │ ← 원판 회전
└─────────────────────────┘
Platter
┌───────────────┐
│ ○ ○ ○ ○ ○ │
│ ○ ○ ○ ○ ○ ○ │
│○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ │
└───────────────┘
여기서의 동심원을 Track, Track을 잘게 나눈 단위가 Sector
Track
──────────────
Sector
[ ][ ][ ][ ][ ]
표면에 0과 1을 저장
읽는 과정: Track 이동 → Sector 회전 대기 → 읽기
HDD가 원하는 데이터를 읽기 위해선
- 원하는 Track으로 헤드 이동
- 원하는 Sector가 헤드 아래로 회전해 올 때까지 기다림
- 데이터 읽음
이러한 물리적인 이동과 기다림이 계속되기 때문에 랜덤 접근 자체가 느린 속도의 원인이 됨
SSD에는 회전판이나 헤드가 없음
NAND Flash Chip 안의 cell이 전자의 상태를 저장해서 데이터를 표현함
SSD 구성 요소
SSD
┌────────────────────────────┐
│ Controller │
│ │
│ NAND Flash Chip │
│ ┌────┐ ┌────┐ ┌────┐ │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ └────┘ └────┘ └────┘ │
│ │
│ DRAM Cache (있는 경우) │
└────────────────────────────┘
→ 회전판이나 헤드가 없음
읽기/쓰기는 Page 단위, 삭제는 Block 단위
구조적으론
SSD
Cell
↓
Page
↓
Block
↓
NAND Chip
데이터 읽기 / 쓰기는 페이지 단위, 삭제는 Block 단위
Block
┌──────┐
│Page 1│
├──────┤
│Page 2│
├──────┤
│Page 3│
├──────┤
│Page 4│
└──────┘
Page 하나만 수정하고 싶어도 상황에 따라 Block 단위의 지우기 작업이 필요할 수 있음
SSD 컨트롤러가 하는 일
SSD Controller
- 주소 변환
- Wear Leveling
- Garbage Collection
- 오류 수정
- 캐싱
왜 Wear Leveling이 중요한가
NAND Flash 셀은 쓰기/삭제 횟수가 무한하지 않기 때문에 특정 셀만 계속 쓰면 빨리 닳음
- SSD 컨트롤러가 쓰기를 여러 셀에 분산
표로 정리한 HDD와 SSD의 차이
| 특징 | HDD | SSD |
|---|---|---|
| 저장 방식 | 자기 디스크 | NAND Flash |
| 움직이는 부품 | 있음 | 없음 |
| 랜덤 접근 | 느림 | 빠름 |
| 소음 | 있음 | 거의 없음 |
| 충격 | 상대적으로 약함 | 상대적으로 강함 |
| 가격/용량 | 저렴한 편 | 비싼 편 |
| 구조 | Platter + Head | NAND + Controller |
